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일렉트로닉스의 진보 와 노이즈문제는 동전의 앞뒤와 같은 관계이다.우리 주변의 노이즈를 완전히 제거하는 것은 불가능하다.그러나 노이즈문제가 일렉트로닉스의 발전을 방해하고 있다는 사고는 오해이다.
노이즈문제에 신기술.신제품의 힌트가 잠재해 있다.발상을 전환하여 노이즈대책과 씨름하여 보자.

**노이즈대책이 일렉트로닉스의 발전을 견인하여 왔다,

「온고지신(溫故知新)」이라는 말이 있다.어느 시대에도 과거의 역사는 미래의 지침이다.본 시리즈를 마치면서 노이즈문제의 역사를 뒤돌아 본다.
노이즈문제가 부상된 것은 무선통신이 실용화 된 20세기초이다.1920년대에 여러 주파수의 전파가 뒤섞여 간섭 과 수신장애가 발생하게 되어 전파의 교통정리가 필요하게 되었다.
당시의 노이즈대책은 라디오 방송 및 선박의 항해에 지장을 주는 RFI(무선주파간섭)을 억제하는 것이 주안이였다.
한편으로 무선통신기술은 급속히 발전을 이루워 주파수 할당의 상한치도 MHz대에서 GHz대로 확대되어 갔다.
더욱이 1960년대 이후에는 마이크로 일렉트로닉스 혁명이 세계를 석권,노이즈문제는 통신장애를 넘어 노이즈 장해로 부터 일렉트로닉스 기기의 오동작을 막는 사고로 발전하여 갔다.
여기에서 EMI(전자기방해,전자기간섭) ,더욱이 EMC(전자적합성.전자양립성)라는 개념이 생기게 되었다.
OA 및 FA,전자기기의 모바일화 등도 여러가지 노이즈 대책=EMC숄루션의 성과에 의해 실현 된 것이다.
역사를 되돌아 보면 노이즈문제가 일렉트로닉스기술을 음지에서 견인하여 온 것을 알 수 있다.

**노이즈대책도 시스티매틱(Systematic/체계적)으로
원인을 알면은 문제의 90%는 해결한 것과 다름없다.질병의 진단에 혈액검사 및 각종 CT스캐너(Scanner)등 최신의 의료시스템이 활용되고 있는 것과 같이 노이즈대책도 다각적.체계적으로 원인을 찾는 것이 중요하다.
따라서 각종 노이즈측정.해석기기를 활용하여 노이즈의 주파수분포 및 파형을 살피는 것에서 부터 시작된다.
노이즈측정.해석기기는 최근 급속히 발전하였다.
종래에는 눈에는 보이지 않는 노이즈도 컴퓨터에 의해 화상화가 가능하게 되었다.
전자부품이 고밀도실장된 회로기판의 노이즈분포를 mm단위로 조사하는 근방자계해석시스템 에서 부터 각종 전자.전기기기 및 자동차가 발생하는  노이즈를 측정하는 전파암실까지 노이즈 측정.해석에는 여러가지 첨단기술이 도입되고 있다.



**노이즈대책의 기본수법을 기획.설계단계에서 부터 활용
노이즈의 원인규명은 질병의 진단과 비슷하다.그러나 질병에는 자연치유라는 것이 있지만 전자기기에는 노이즈내성을 스스로 높이는 능력은 없다.따라서 제품을 완성 한 후에 노이즈부품에 의지하는 것은 환자에게 오랫동안 필요 이상으로 약을 투입하는 것 과 같다.
노이즈대책 부품의 기능을 최대한 살리기 위해서는 제품의 기획.설계단계에서 노이즈대책을 강구하는 것이 중요하다.본 시리즈에서 자주 소개하였지만 노이즈대책에는 "실드","반사","흡수","바이패스"라는 네가지의 기본수법이 있다.노이즈는 신호와 같은 전자(電磁)에너지이기 때문에 신호는 노이즈로 변신 할 수 있다는 것을 염두에 두고 이 네가지 기본수법을 그 원리에서 부터 알고 있으면 노이즈대책에 매우 효과적이다.

   
**노이즈 세계는 심오하다.
고주파가 진행되고 있는 디지털기기에 있어서는 신호가 노이즈로 변신하는 것이 희귀한 것이 아니다.
디지탈기기를 연결하는 인터페이스 케이블도 노이즈의 안테나가 되어 전자환경을 점점 악화시키고 있다.
고속  인터페이스 등에 Common Mode Filter가 불가결로 되어 있는 것도 이 때문이다.
노이즈대책에 만능이라는 것은 없다.기기전체.시스템전체에서 노이즈 문제를 생각하고 적절한 노이즈부품을 적절한 장소에 활용하는 것이 최선책이다.
노이즈대책 부품을 허둥지둥 대책을 세워 사용하는 것은 본래의 기능을 발휘하지 못할뿐만 아니라 오히려 노이즈를 증가시키기 때문에 주의가 필요하다.
노이즈의 발생상황은 다종다양하지만, 실제의 노이즈 대책에 도움이 되는 내용을 정리하여 도해하였다.참고가 되면 좋겠다
노이즈는 확실히 성가신 존재이지만  오묘한 면이 있다.
새로운 발견.발명의 힌트를 주기도 한다.
긍적적인 사고로 노이즈문제를 다루워 보는것이 좋다고 생각한다.



                                                                                                                      ---이상-- 
 
 

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AC전원 라인은 전력 공급로이기도 하지만 여러가지 노이즈의 전송로가 되어 전자기기의 오동작 등을 유발한다.
디지털기기 뿐만 아니라 냉장고, 에어콘 등의 가전제품도 노이즈의 발생원이다.안전하고 맛있는 물을 확보하기 위해서는 수원(水源)을 지킬 필요가 있는 것 처럼 전원환경의 클린(Clean)화를 꾀하는 AC전원용 노이즈 필터는 꼭 필요하다.


**전등선 인터넷의 관건이 되는것도 노이즈대책 기술
"전등선 인터넷(PLC=Power Line Communication)"이라는 신기술이 뜨거운 주목을 받고 있다.
이것은 전원공급로인 전등선(AC100~220V)을 통신수단으로 사용한다는 구상이다.전등선을 통신선으로 사용하면 기존의 옥내배선을 그대로 사용하는 것이 큰 장점이다.
실용화 되어지면 전원 콘센트를 연결하는 것으로 인터넷에 접속이 가능하고 가전제품의 홈 네트워크도 새로운 배선공사 없이 구축을 할 수 있다.  
일본의 총무성은 2005년 1월 전력회사 및 전기회사 등의 연구회를 발족,2005년 말까지 보고서를 정리하여 발표하였다.지금까지는 전파법에서 이용할 수 있는 주파수대(10KHz~450KHz)에서 연구,실험하여 왔기 때문에 통신속도는 100Kbps정도에 머물고 있지만 2~30MHz의 단파대의 이용이 허락되면 통신속도는 수십Mbps까지 가능하다고 한다.
그러나 전등선 인터넷의 실용화는 해결하여야 하는 문제가 산적하여 있다.
우선 염려되는 것은 단파방송 및 아마추어(Amateur)무선에 미치는 수신장해이다.
전등선에 고주파신호를 실으면 전등선이 안테나의 역할을 하여 불요전자파를 주위에 방사하기 때문이다.
또 불요전자파가 주위의 전기.전자기기를 오동작 시키던지, 역으로 이러한 기기에서 발생하는 노이즈에 의해 통신속도가 저하하기도 하고 통신에러가 생기는 것이 지적되고 있다.
전등선의 인터넷 실용화를 방해하는 최대의 문제는 노이즈 장해이다.
AC전원 라인은 각종 전도노이즈의 브로드 웨이(Broad Way/대로)이다 이것은 전원 콘센트에서 공급되는 교류의 파형을 측정기로 조사하여 보면 알 수 있다.이론적으로는 싸인파 (Sine파)이지만 실제는 파형의 머리 부분이 찌부러져 있기도 하고, 깔죽 깔죽 톱날처럼 되어 있기도 하고, 때로는 서지전압이 중첩되어 있기도 한다.
노이즈 투성이인 AC전원을 그대로 이용하면 전자기기에는 여러가지 악영향을 준다.
의료분야 및 FA분야에서는 노이즈에 의한 오동작은 중대사고를 유발하기 때문에 깨끗한 전원환경이 요구되어 진다.


**범위(존/Zone)를 분리한다는 개념으로 각종 노이즈의 침입.유출을 방지  
AC전원 라인을 침입하는 노이즈는 전압레벨 및 파형 등에 의해 다음의 세가지로 분류된다
1.고주파 노이즈:PC 및 스위칭전원 등의 스위칭 주파수에 포함되어 있는 고조파성분(기본주파수의 정수배의 주파
                      수).에너지 레벨은 수mV~수십mV로 비교적 낮지만 항상 침입하여 온다.
2.펄스성 노이즈:릴레이(Relay) 및 유도모터(Motor)등의 스위칭 시에 발생하는 노이즈.에너지 레벨은 비교적 높고,
                       피크(Peak)전압이 수천V에 달하는경우도 있다.
3.서지성 노이즈:주로 유전뇌에 의해 전원라인에 발생하고, 해일같이 밀려오는 노이즈이다.에너지 레벨은 극히 높아 
                       피크전압이 수만V에 달하는 것도 있다.
IC를 탑재한 디지털기기는 펄스성노이즈 및 서지성노이즈의 피해를 직접 받을뿐만 아니라 스스로가 고주파노이즈의 발생원이 되어,AC전원 라인을 통하여 다른 디지털기기에 장해를 초래한다.
따라서 기기내부의 노이즈 대책과 함께 AC전원의 인입선에 대한 노이즈대책이 일렉트로닉스(Electronics)의 발전과 함께 중요도가 증가하고 있다.
AC전원 라인의 노이즈대책에는 존(Zone)분리라는 사고가 기본이다.
간단히 설명하면 AC전원의 인입선을 관문으로 하는 노이즈의 침입을 저지하고,또 유출을 방지하기 위한 양면 작전의 사고이다.
예를 들면 PC등의 전원소켓(Socket)에는 인레트소켓(Inlet Socket)형의 노이즈 필터가 사용되고 있다.
외부에서는 단순한 3핀 타입의 소켓으로 보이지만 내부에는 Common Mode Choke와 컨덴서가 결합된 노이즈필터가 내장되어 노이즈의 침입과 유출을 저지하고 있다(3핀의 가운데 중앙핀은 어스용)    


**자기포화(磁氣飽和)가 잘 않되는 어모퍼스(Amorphous)코아의 사용
노이즈에 민감한 오디오팬(Audio Fan)은 음악을 감상하던지 녹음을 할 때에는 집의 PC 나 에어콘의 전원을 끊기도 하고 냉장고의 코드를 빼기도 한다.그렇게 하여도 AC전원 라인에는 여러가지 노이즈가 침입하여 온다.
가정 및 사무소에서 간단히 사용하여 효과적인 것이 테이블탑(Table Top)형의 노이즈필터이다.겉으로 보기에는 일반적인 테이블탑이지만 단순한 AC전원의 분기용이 아니라 고주파노이즈,펄스성노이즈,서지노이즈 모두에 대해 억지 효과가 있는 노이즈 대책부품이다.
TDK의 테이블탑 형 노이즈필터의 회로구성의 예를 아래 그림에 나타내었다.
Common Mode Choke와 컨덴서에 의한 LC필터 와 바리스터 (Varistor)를 조합한 노이즈필터이다.
Common Mode Choke의 코아에는 연자성(軟磁性)어모퍼스(Amorphous) 합금 코아를 사용하고 있다.
어모퍼스(Amorphous) 합금은 유리처럼 원자가 불규칙적으로 배열한 비정질(非晶質)물질이다.
원자가 정연하게 배열된 결정금속에 비해 수배의 강인성(强靭性)이 있고,또 고투자율.고포화자속밀도,주파수특성이 우수한 연자성재료이다.
이 때문에 페라이트 코아에서는 자기포화 해 버리는 고에너지의 펄스성 서지를 가하여도 Common Mode Choke의 어모퍼스(Amorphous) 코아는 우수한 억지 효과가 있다.
Common Mode Choke 및 컨덴서에 의해서도 억지되지 않는 유전뇌에 의한 서지성노이즈에 대해서는 높은 서지 흡수성이 있는  바리스터 (Varistor)가 흡수한다.
인레트소켓형,AC콘세트형.테이블탑형 이라는 어댑터(Adapter)타입 외에 전자기기의 전원부에는 여러 타입의 각종 노이즈필터가 다용되고 있다.
산업 로봇(Robot)등의 FA기기에는 3상 대전류용 박스형 EMC필터가 활약하고 있다.
AC전원용 EMC필터는 현대 일렉트로닉스 사회의 근저에서 방어하는 기대할 만한 전자부품이다.


                                                                                                                                     -- 이상-- 

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디지털 기기를 연결하는 인터페이스 케이블(Interface Cable)는 노이즈 발생원이면서 침입구이기도 하다.
고속대용량 네트워크(Network)는 소위 디지털 정보의 고속도로이다.고속도로에는 일반도로와는 다른 사고가 발생하는 것 과 같이 고속대용량 네트워크에 있어서는 인터페이스 케이블에도 적절한 노이즈 대책이 필요하다.


**고속대용량 네트워크 시대의 노이즈 장해
ADSL 등의 보급에 의해 광대역(Broad Band)환경은 급속히 정비되었다.고속대용량 네트워크의 편리함을 많은 사람이 누리고 있다.또 고속 인터페이스 케이블에 의해 각종 디지털 기기도 간단히 접속,대량의 데이타도 순식간에 전송된다.
그러나 고속대용량화에 따라 회선의 절단 및 통신속도의 저하,데이타의 전송에러 등의 문제의 발생 빈도도 많아지고 있다.그 원인의 하나가 인터페이스 케이블 등에서 방사하고,또 그것을 통하여 시스템 내에 칩입하여 오는 노이즈이다.디지털 신호의 펄스파는 저전압에서 고전압으로 ,고전압에서 저전압으로의 빠른 전환방식으로 전송되어진다.
고속주행하고 있는 자동차는 급하게 U턴 할 수 없는 것 과 같이 펄스신호가 상승,하강할 때에는 여세가 남아 있어 정해진 전압치에서 벗어나는 고주파성분이 생긴다.
이것이 오버슈트(Over Shoot) 및 언더슈트(Under Shoot)라고 부르는 파형의 흐트러짐을 만든다.
또 인터페이스 케이블 과 그라운드 간의 부유용량(컨덴서 성분)은 방형의 펄스파를 구불구불 하게 찌그러지게 하는  링깅(Ringing)이라고 부르는 흐트러짐을 만든다.
이러한 노이즈 장해로 부터 시스템을 보호하기 위해서는 케이블을 무턱대고 길게하지 않는것 과 PC본체 및 디스플레이 등 강한 노이즈를 방출하는 기기로 부터 케이블을 옮기는 등의 배려가 필요하다.  
그렇게 하여도 문제가 발생하면 먼저 인터페이스 케이블을 통하여 노이즈가 침입하느것을 의심 해 보아야 한다. 
케이블을 가볍게 생각해서는 않된다.케이블은 길이도 길고 가장 표면적이 큰 전자부품이기 때문이다.


**클램프 필터(Clamp Filter)는 간편하고 효과적인 노이즈 클리너(Cleaner)
수도관이나 가스관에서 물이나 가스가 누출되면 큰 소동이 일어 나지만 케이블에서 나오는 방사노이즈는 오감으로는 직접 감지되지 않기 때문에 그 영향이 잘 파악되지 않는다.
공간 및 거리가 떨어져 있는 케이블이 왜 노이즈를 방출하기도 하고 흡수하기도 하는것일까?
전류가 흐르는 도선에는 방사상의 전계와 동심원상의 자계가 발생하고 있다.이 때문에 케이블 끼리의 정전결합 및 전자결합(電磁結合)등에 의해 크로스 토크(Cross Talk)라 부르는 선간결합이 생긴다.이로 인해 케이블을 안테나로 하여 외부로 방사하기도 하고 또 수신하기도 하는 것이다.
결국 케이블은 전류의 통로일 뿐만 아니라 노이즈를 방사.수신하는 안테나로 작용하고 있는 것이다. 고주파일수록 그 영향은 현저하게 나타난다. 


이러한 노이즈의 저감에 간편하면서 경이로운 위력을 발휘하는 것이 글램프 필터이다.글램프 필터는 원통상(圓筒狀)페라이트 코아를 종으로 2분할하여 수지 케이스에 격납한 간단한 구조의 노이즈 대책부품이다.
PC와 주변기기를 연결하는 케이블,팩시밀리(Facsimile) 및 복사기 등의 OA기기의 케이블에는 코아형태의 부품이 취부되어 있다.이것은 케이블 제조시에 미리 부착한 글램프 필터이다.
노이즈의 발생개소는 사용환경에 따라 다르기 때문에 상황에 따른 임기응변의 대처가 필요하다.
클램프 필터는 네트워크를 구축한 후에도 케이블을 절단하지 않고 장착할 수 있는 이점이 있다.케이스를 열어 케이블을 넣고 케이스를 닫으면 된다.

**정전기 등의 서지 노이즈(Surge Noise)대책에도 효과적
클램프 필터는 전회에서 설명한 Common Mode Filter의 한 종류다.도선에 흐르는 전류의 전달 방법에는 Differential Mode 와 Common Mode 두 타입이 있다.신호전류는 Differential Mode로 전달되는데 비해, 디지털기기에서 전자파로 방사되기도 하고, 케이블을 안테나로 하여 침입하는 노이즈 전류의 대부분은 Common Mode이다.
페라이트 코아를 이용한 클램프 필터는 겉보기에는 사이즈가 큰 칩 비드와 같은 구조를 하고 있다.
노이즈 전류의 주위에 동심원상(同心圓狀)으로 발생하는 자계는 페라이트 코아의 터널을 통과할 때 흡수되어 열로 제거된다.칩 비드는 이 원리를 이용하여 Differential Mode의 노이즈 전류를 흡수하여 열로 변환시켜 제거한다.
한편 클램프 필터는 Differential Mode 인 신호전류를 감쇄시키지 않고 Common Mode의 노이즈 전류만을 억지하는 것이 특징이다.전회에서 소개한 Common Mode Filter와 비교하여 부유용량 및 전자적(電磁的)인 결합이 무시 할 정도로 적기 때문에 Differential Mode Impedance는 광대역에 걸쳐 낮아 신호에 미치는 영향은 거의 없다.
클램프 필터는 페라이트만의 특성을 이용하고 있다.페라이트는 평소에는 자기적인 성질을 겉으로 나타 내지 않지만 외부에서 자계가 가해지면 즉시 자기적인 성질이 나타나 자속을 흡수하는 전자재료이다.
TDK의 클램프 필터는 선진의 자성재료기술을 구사하여,고주파 노이즈만을 흡수하여, 신호전류의 파형은 찌그려지지 않는 최적의  페라이트재를 사용하고 있기 때문에 약 1GHz까지 안정된 주파수-임피던스 특성을 발휘한다.
TDK는 케이블의 외경에 적합한 각종 타입외에 케이블선 고정 타입.플래트 케이블(Flat Cable)타입 등 풍부한 제품들이 시리즈화 되어 있다.
정전기 등의 서지 노이즈(Surge Noise)에 의한 오동작의 방지에도 극히 효과적이다.
     
  
                                                                                                                        --이상--

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전도 노이즈의 전달 방식(모드/Mode)에는 Differential Mode 와 Common Mode의 두가지 타입이 있다.
Differential Mode 로 전달되는 신호전류는 통과시키고 Commmon Mode의 노이즈 전류만을 선택적으로 제거하는 것이 Common Mode Filter의 역할이다.
USB,IEEE1394 등의 고속 디지털 인터페이스(Digital Interface) 등에서 크게 활약하고 있는 노이즈 대책 부품이다.


**전도 노이즈의 타입을 먼저 확인하는 것이 포인트
우리 주변의 전자기기는 많든 적든 방사 노이즈의 발생원이다.그것은 간단한 방법으로 확인이 가능하다.예를 들어 휴대용 라디오를 가동중의 PC 나 TV 등에 가까이 가져 가면 "가리가리","삐-"라는 소리의 수신 장해가 생긴다.
배터리(Battery)구동의 디지탈 카메라조차도 방사 노이즈의 발생원이다.
노이즈에는 이러한 방사노이즈 외에 전원 라인 및 신호 라인을 통하여 전달되는 전도노이즈가 있다.
전도노이즈는 케이블(Cable) 등을 안테나로 하여 방사노이즈가 되기도 하고,반대로 방사노이즈가 전도노이즈가 되기도 한다.
이와 같이 노이즈는 자유로운 변신,신출귀몰의 행동을 하기 때문에,전자기기 자체가 노이즈의 발생원이 되지 않도록 함과 동시에 외래 노이즈에 의해서도 오동작 등이 생기지 않도록 하는 이뮤니티(Immunity/내성,면역성)대책이 필요하다.이것이 EMC의 기본적인 사고이다.
전도노이즈는 컨덴서에 의해 그라운드에 "바이 패스(By-Pass)"하기도 하고 저항 및 페라이트 코아(Ferrite Core),칩 비드(Chip Bead) 등으로 "흡수"하여 열로 변환하여 없애는 것이 일반적이다.
전도노이즈의 대책으로 또 하나의 중요한 수법이 있다.그것은 인덕터(Inductor)의 성질을 이용하여 노이즈 전류를 "반사"시키는 수법이다.
인덕터는 직류전류는 잘 흘리지만 교류전류에 대해서는 임피던스(Impedance/교류전류에 대한 저항)가 높아져 잘 흐르지 않기 때문이다.그러나 전도 노이즈의 전달방식에는 Differential Mode 와 Common Mode의 두 타입이 있어,그 차이에 따른 노이즈 대책이 요구된다.
노이즈의 타입을 확인하지 않으면 노이즈 대책부품을 회로에 추가하더라도 오히려 노이즈가 증가하는 사태를 불러들이기도 한다.  


**점점 더 중요해지는 Common Mode Noise 대책
Differential Mode 라는 것은 신호라인을 왕로(往路),시그널 그라운드(SG/Signal Ground)를 귀로로 하는 전도 모드이다.  전자회로에 존재하는 신호전류는 거의 이 Differential Mode 로 흐른다.
한편 Common Mode 라는 것은 왕로,귀로에 대해 동방향으로 흐르는 전도 모드이다.Common Mode 노이즈는 배선계의 임피던스 불평행 등에 의해 생기기도 하고,고주파 일수록 현저해진다.또 Common Mode 노이즈는 지면(地面)등에도 전달되어 큰 루프를 그리면서 되돌아 오기 때문에 멀리 떨어져 있는 전자기기에도 여러가지 노이즈 장애를 발생시킨다.그래서 디지탈 기기에서는 Differential Mode Noise 대책은 물론이고 그 이상으로 Common Mode 노이즈 대책이 중시되고 있다.


예를 들면 USB 및 IEEE1394등의 고속 인터페이스 의 케이블(Cable)은 위상이 180˚ 다른 신호를 두가닥의 신호선(트위스트 페어/Twist Pair선)에 흘리고 있다.
이것을 차동전송방식이라고 한다.고속의 데타(Data)통신을 가능하게 한다.
차동전송방식은 방사노이즈가 적고,외부 노이즈의 영향을 받기 어려운것이 특징이다.그러나 현실적으로는 두가닥의 신호선의 통신특성의 불평행 등이 원인이 되어 Common Mode의 노이즈가 발생하고,케이블을 안테나로 하여 노이즈를 방사하기도 한다.이 때문에 USB 및 IEEE1934등의 고속 인터페이스 에서는 Common Mode Filter(CMF)가 많이 사용된다.


**전도모드의 차이에 따라 노이즈 와 신호를 교묘하게 분리
Common Mode Filter는 두개의 초크 코일(Choke Coil)이 하나로 합체한 구조로 되어 있다.
초크 코일은 코아에 권선을 한 전자부품이다.
권선에 전류가 흐르면 코아에 자속이 발생하고,급격한 전류변화에 대해서는 전류를 저지하는 브레이크(Brake)역할을 한다(인덕터의 자기유도작용).
자동차의 공기조절장치를 초크 밸브(Choke Valve)라고 하는 것과 같이,전자부품의 초크 코일은 교류전류의 흐름을 저지하여 조절하는 작용을 하고 있다.본래 초크(Choke)라는 것은 "숨 막히게 하다"라는 의미의 영어이다.
코일은 교류전류의 흐름을 막는 성질이 있기 때문에 초크 코일이라고 부르는 것이다.


그러나 Differential Mode 의 신호전류도 Common Mode의 노이즈 전류도 고주파의 교류전류이다.
그러면 왜 Common Mode Filter는 Differential Mode 의 신호전류는 통과시키고,Common Mode의 노이즈 전류만을 제거 할 수 있을까?
그 포인트가 되는것은 코아에 감겨진 두가닥의 도선의 방향이다.Common Mode Filter는 두가닥의 도선이 하나의 코아에 같은 방향으로 감겨져 있기 때문에, 재미있는 작용이 일어나는 것이다.
신호전류는 두가닥의 도선을 왕로 와 귀로로 하는 Differential Mode 이기 때문에 코아에 발생하는 자속은 역방향이 되어 자속은 상살되어 신호전류는 스무스하게 흐른다.
한편 Common Mode Noise전류는 동방향으로 흐르기 때문에 코아에 발생하는 자속은 합성되어 강해진다. 그 결과,브레이크 작용이 강해져서 ,Common Mode 노이즈 전류는 저지하게 된다.이것이 Common Mode Filter의 기본원리이다.작은 부품이면서 효과는 절대적이다.
고속,대용량 네트워크 시대에 있어서 Common Mode Filter는 점점 중요한 노이즈 대책부품으로 되고 있다.

 
                                                                                                             ---이상---

 

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고주파 전류를 통하기 쉬운 컨덴서 와 통하기 어려운 인덕터(코일)을 조합하면 특정의 주파수에서 진동하는 공진회로가 된다.고주파 노이즈를 선택적으로 제거하는 노이즈 필터의 원리도 이 공진회로와 기본적으로 같다.
적층 칩 타입의 LC 필터는 각종전자기기의 소형,경량화에 크게 공헌하고 있다.

**혼신 문제를 해결하기 위하여 발명되어진 동조회로
레이싱 카(Racing Car) 및 기계를 조정하는 것을 튜닝(Tuning)이라고 한다.
이것은 본래 악기의 조율(Tuning)에서 온 말이다.영어로는 튜닝 포크(Tuing Fork)라고 한다.
기타(Guiter)의 현을 감아 올려 조율하여 가면 음차(소리굽쇠)가 내는 일정 주파수의 음에 가까워 지면 "맥놀이"가 생긴다.이 맥놀이가 없어지면 주파수가 완전히 일치하여 동조한 것으로 된다.
라디오 및 TV의 튜너(Tuner)는 신호를 실은 특정주파수 와 동조시키기 위한 회로이다.
컨덴서 와 인덕터를 결합한 처음의 동조회로는 무선기기의 여명기 인 19세기말에 발명되었다.
초기의 무선통신기에는 아직 동조회로가 없었다.그러나 무선국이 증가함에 따라 혼신이 성가시게 되어 교신상대를 특정하기 위하여 동조회로가 필요하게 되었던 것이다.
동조회로를 이해하는데 쉬운것은 광석(鑛石)라디오이다.
광석라디오는 수신 안테나,동조회로,다이오드 와 같은 작용을 하는 광석검파기(鑛石檢波器).그리고 리시버(Receiver)로 되어 있다.
전파의 에너지에 의해 리시버에서 음성을 내기 때문에 전원도 불요하다.진공관 라디오가 발명되기 까지 라디오의 주류로서 전세계에서 사용하였다.


광석라디오에서는 컨덴서 와 인덕터를 병렬(혹은 직렬)로 결합한 동조회로가 사용된다.
라디오 방송의 선국에는 컨덴서의 용량을 연속적으로 변화시키는 바리콘(Variable Condenser)이 사용되어 졌다.
컨덴서의 용량을 일정하게 하고, 인덕터의 코아를 슬라이드(Slide)시켜 동조시키는 타입도 있다.이것은 u(뮤)동조기라고 한다.

**공진회로를 이용한 LC 필터
공간을 사이에 둔 두개의 음차의 한쪽이 소리를 내면 다른 한쪽의 음차도 소리를 낸다.이것은 공명(공진)이라고 부르는 현상이다.동조라는 것은 전기적인 공진현상으로 ,동조회로는 공진회로 라고도 부른다. 
잘 알고 있지만  컨덴서는 직류전류를 흘리지 않지만,
교류전류에 대해서는 주파수가 높아 지는 만큼 리액턴스(Reactance/교류에 대한 저항)가 적어져 잘 흐르게 된다.
이때의 교류전류의 위상은 90 ˚앞서는  성질이 있다.
한편 인덕터는 직류전류는 잘 흘리지만,
교류전류는 주파수가 높아 지는 만큼 리액턴스가 크게 되어 잘 흘리지 않는다.이 때의 교류전류의 위상은 90 ˚ 늦어지는 성질이 있다.
광석라디오에 있어, 흐르는 전류의 주파수를 올려 가면 병렬결합 한 인덕터 와 컨덴서에 흐르는 전류치가 같아지는 주파수가 있다. 이것이 공진주파수이다.
앞에서 설명한 것 처름 인덕터 와 컨덴서의 위상은 180˚ 벗어나 있기 때문에 서로 소거되어 병렬회로에는 전류가 흐르지 않는다.
이 때문에 동조한 전류만이 광석검파기를 통과하여 리시버에서 음성을 재생하게 되는 것이다.
인덕터와 컨덴서를 조합한 공진회로는 필터로도 된다.
필터는 여과기(濾過器)라는 의미로서 입력신호 중에서 특정의 주파수대역을 통과시키고 나머지 주파수대역의 신호를 감쇄시켜 제거하는 역할을 하는 회로이다.
필터는 크게 3가지 타입으로 분류된다.
로 패스 필터(Low Pass Filter/LPF)    :낮은 주파수대역은 통과시키고 높은 주파수대역은 감쇄시킨다.
하이 패스 필터(High Pass Filter/HPF) :낮은 주파수대역은 감쇄시키고 높은 주파수대역은 통과시킨다.            
밴드 패스 필터(Band Pass Filter/BPF):어떤 주파수대역을 통과시키고 그것 보다 낮은 주파수 대역과 높은 주파수
                                                       대역을 감쇄시킨다.


**노이즈 발생 상황에 따른 3단자 필터의 선별사용
신호라인을 따라 침입하는 노이즈 제거에 사용되는 필터는 신호라인용 필터라고 부른다.
컨덴서 단품으로도 저주파성분을 감쇄시키고,인덕터 단품으로도 고주파 성분을 감쇄시킬 수있다.
그러나 인덕터와 컨덴서를 조합함으로서 어떤 주파수(컷 오프/Cut Off)에서 급준한 감쇄특성이 있는 필터를 만들 수있다.이것을 LC필터라고 한다.
정반대의 특성을 가진 컨덴서 와 인덕터의 콤비는 노이즈 제거에 있어 절묘한 역할을 한다.
전자기기에 있어서 전도노이즈의 전달 방법에는 Differential Mode(Normal Mode) 와 Common Mode가 있다.
신호는 Differential Mode(Normal Mode)이기 때문에 같은 Differential Mode(Normal Mode)의 노이즈가 신호에 중첩하면 제거하는 것이 어려워진다.
그래서 필터에 의해 요소 요소에서 제거하지 않으면 않된다.이와 같은 노이즈는 일반적으로 신호 보다는 높은 주파수대역이기 때문에 노이즈 필터로는 로 패스 필터(Low Pass Filter)가 많이 사용되어 진다.
인덕터 와 컨덴서를 하나의 부품내부에 조합한 LC 필터를 3단자 필터라고 한다.이러한 이름은 입력단자,출력단자,그라운드단자의 3단자가 있기 때문이다.
3단자 필터는 회로구성에 따라 각종 타입이 있다.용도 및 노이즈의 발생 상황에 따라,선택사용하여야 한다.
특히 중요한 것은 입출력측의 임피던스와 접속개소의 임피던스를 가능한 같게 하는 것이다.
임피던스가 미스 매칭(Miss Matching)인 상태에서는 고주파전류의 반사가 생겨 노이즈 성분이 되기도 하고, 통과한 펄스 파형이 찌그러지기도 한다.아무리 명콤비의 만담도 고객과의 미스 매칭이 생기면 갈채를 받지 못하는 것 과 같다.
컨덴서와 인덕터를 1칩에 혼성집적 한 것이 적층칩타입의 3단자 필터이다.유전체,페라이트,전극 등 다른 재료를 연속적으로 적층하여 제조하기 때문에 재료설계 및 소성 프로세스(Process) 등에는 극히 고도의 기술.노하우(Know How)가 요구되어진다. 


        
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0 과1의 펄스전류로 보내지는 디지털 신호는 파형이 생명이다.이 파형을 찌그러지게 하는 노이즈를 반사한다던지 흡수하여 열로 변환하는 것이 페라이트 만의 특성을 이용한 칩 비드이다.회로에 직렬로 삽입하면 되기 때문에 기판의 패턴을 설계한 후의 노이즈 대책으로도 효과적이다.
소형이면서 실로 기대할 만 한 노이즈 대책 부품이다.


**펄스파는 여러 주파수 성분의 집합
최근 근거리 무선통신 시스템으로서 UWB(Ultra Wide Band)통신이 주목을 모으고 있다.
UWB통신은 "USB2.0의 무선판"이라고도 불리고 있다.
USB2.0은 디지털기기를 간단히 접속 가능한 고속 인터페이스(Interface)이다 그 편리함을 와이얼리스(Wireless)로 실현 한 것이 UWB통신이라 할 수 있다.
100Mbps를 넘는 통신속도에 의해 하이비젼(Hi-Vision)의 동화(動畵) 데이터를 실시간으로 전송이 가능하다.
유비쿼터스(Ubiquitous)의 퍼스널 네트워크(Personal Network/PAN/개인영역네트워크)의 중심이 될 것으로 생각한다.
일반적으로 무선통신은 신호파를 반송파에 실어(변조/變調) 전송하는 방식이다.
한편 UWB통신은 반송파를 사용하지 않고,데이터를 매우 넓은 주파수대역(Ultra Wide Band)에, 시간폭이 매우 적은 펄스의 열(列)로  하여 송신한다.
펄스파는 여러 주파수 성분의 집합이다.UWB통신은 1 나노초(Nano Sec) 이하라는 초단시간의 펄스파를 사용하기 때문에 매우 넓은 주파수대역에 신호가 확산되게 된다.


2002년 미국 FCC(연방통신위원회)는 3.1~10.6GHz의 마이크로파대를 민간의 UWB통신용으로 개방하였다(일본 및 유럽에서도 주파수대역의 개방,규격책정의 준비가 진행중).
그러나 마이크로파대는 새로운 무선통신이 들어갈 수 없을 정도로 초과밀 상태이다. 
3.1~10.6GHz의라는 넓은 주파수 대역을 점유하는 UWB통신이 도대체 왜 허용되어진 것인가?
정숙하여야 하는 회의에서 옆사람과의 대화는 주위에 들리지 않는 정도라면 허용된다. UWB통신은 이것과 비슷하다.
PC를 비롯한 몸 주변의 전자기기는 많던 적던 모두 노이즈를 방사하고 있다.
UWB통신에서는 전파의 강도를 이 노이즈 이하의 미약한 레벨(Level)로 억제하는 조건으로 넓은 주파수대의 사용이 허락되어 진다.
이 규제치를 넘으면 다른 무선 시스템의 간섭 등,심각한 노이즈 장해가 생길 위험이 있기 때문에 UWB통신기기.안테나의 평가는 극히 중요하다.

**칩 비드(Chip Bead)는 인덕터와 저항의 성질을 겸비하다.
디지털 신호의 방형(方形)파도 기본주파수의 사인(Sine)파와 그 고조파(기본주파수의 정수배)가 합성되어진 것이다.
신호 라인에 전류가 흐르면 자력선이 발생한다.또 신호라인과 그라운드(Ground) 간에는 부유용량이라고 불리는 컨덴서가 존재한다.
신호라인에는 회로도에는 없는 "숨은 소자"가 있기 때문에 예를 들어 입력신호가 이상적인 방형파라 하더라도 파형이 찌그러지던지 구불구불 물결친다(링깅/Ringing).
도 송신측 과 수신측의 임피던스(Impedance/교류에 대한 저항)가 부정합(不整合/Miss Matching)인 경우 신호라인의 경계부에서 신호는 반사파로 되돌아 와 회로의 오동작의 원인이 되기도 하고 노이즈로서 주위에 방사하기도 한다. 


이러한 노이즈 문제를 간단히 효과적인 대책으로 많이 사용되는 것이 페라이트의 특성을 잘 이용한 칩 비드이다.칩비드는 네크리스(Necklace/장식용의 목걸이)에 사용되는 비드(가느다란 구슬)에 연유한 이름이다.
가장 간단한 비드는 중공(中空)의 페라이트에 도선을 관통시킨 구조로 되어 있다.
이 페라이트의 터널(Tunnel)로 신호가 통과하면 본래의 신호파형을 유지하면서 노이즈 성분 만을 제거 할 수 있다.
그러나 노이즈도 신호와 같은 전기에너지이다.페라이트 비드는 왜 노이즈 성분만을 선택적으로 제거 할 수 있을까?
이것은 칩 비드가 인덕터(코일) 와 저항의 성질을 겸비하고 있기 때문이다.
저주파 영역에서는 주로 인덕터 성분이 기능한다.인덕터는 주파수에 비례하여 임피던스가 증가하는 성질이 있다.
일반적으로 노이즈는 신호에 비해 주파수가 높기 때문에 고주파에서의 비드의 높은 임피던스는 선택적으로 노이즈에 작용하게 된다.또 낮은 주파수의 신호에 대해서는 비드는 작용하지 않고 전부 통과시킨다. 
다음에는 비드의 대한 기능을 좀 더 상세하게 설명한다.앞에서도 기술하였지만 저주파영역에서는 인덕터 성분이 기능하기 때문에 노이즈를 반사하고, 고주파영역에서는 주로 저항분이 기능하기 때문에 노이즈를 흡수하는 재미있는 특성을 보이는 것이 비드이다.  
이 기능이 바뀌는 주파수는 저항성분(R=레지스턴스/Resisitance)와 인덕터 성분(X=리액턴스/Reactance)이 같아지는 점인데 이것을 R-X 크로스 포인트(Cross Point)라고 한다.


**칩 비드 선택에 중요한 R-X 크로스 포인트(Cross Point)
칩 비드의 주파수-임피던스 특성은 사용되어지는 페라이트 재질에 의존한다.페라이트는 외부자계에 쉽게 자화(磁化)되고 또 외부자계의 변화에도 유연하게 따르는 연자성체(軟磁性體)이다.
이것은 페라이트 입자가 복수의 자구(磁區/최소의 자석 단위)로 되어 있고 자구끼리의 경계인 자벽이 작은 외부자계의 변화에도 유연하게 이동하기 때문이다.
그러나 외부자계의 변동이 고주파 영역으로 되면 자벽의 이동은 그것에 미치지 못하게 되어 결국은 자벽공명(磁壁共鳴)이라는 현상이 생긴다. 이 주파수가 공명주파수이다.
페라이트의 투자율(자속이 통하기 쉬운 정도를 나타내는 값)은 공명주파수 이후에는 급감한다.
칩 비드의 주파수-임피던스 특성의 그래프에서 인덕터 성분(X)의 곡선이 급강하 하는 것은 이 때문이다. 
감기약도 증상에 따라 여러 종류의 약이 있다.이와 같이  칩 비드에도 여러 종류의 주파스-임피던스 특성이 있기 때문에 적절한 선택이 필요하다.
비드의 사용에 있어 중요한 것은 R-X Cross Point 이다.
R-X Cross Point 가 고주파 영역에 있는 칩 비드는 주로 인덕터에 가까운 성질을 나타내고, R-X Cross Point 가 저주파 영역에 있는 칩 비드는 주로 저항의 기능을 하기 때문이다.
신호의 주파수에 관계하지만 일반적으로 임피던스 부정합의 라인에 있어서는 R-X Cross Point 가 저주파측에 있는 칩 비드 일수록 파형의 찌그러짐을 효과적으로 제거 할 수 있다.  단 필요한 신호가 감쇄하지 않도록 주의하면서 선택한다.
전자기기의 소형.경량.박형화 의 요구에 대응하여 최근에는 0402(0.4mm×0.2mm)의 초소형 적층 칩비드도 개발되어 있다.
적층 칩 비드는 페라이트(시트 혹은 페이스트) 와 전극 페이스트(Paste)를 교대로 적층하여 제조되는 칩 부품이다.
마운트 하는 면적을 줄이고,로 코스트(Low Cost)를 기하기 위하여 복수의 칩 비드를 일체화 한 타입도 사용된다.




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저항,코일(인덕터),컨덴서는 전자회로를 구성하는 3대 수동부품.그 중에서도 컨덴서(Condenser)는 전하를 축적하는 역할과 함께 노이즈 제거에도 대활약한다.
디지털기기의 소형화.고주파화가 진행됨에 따라 패스콘(바이패스 컨덴서/By-Pass Condenser) 및 디커플링 컨덴서(Decoupling Condenser)는 저ESL.저ESR 타입이 많이 사용되어 지고 있다.

**노이즈에도 색이 있다?
화이트 노이즈(White Noise),핑크 노이즈(Pink Noise),레드 노이즈(Red Noise)등,색의 이름을 붙여 부르는 노이즈가 있다.태양광을 프리즘(Prism/분광기)으로 스펙트럼(Spectrum)분해를 하면 무지개의 일곱색이 된다.이것을 혼합하면 본래의 백광색이 된다.이것에 연유하여 여러 주파수 성분들이 거의 같은 강도로 포함된 노이즈를 화이트 노이즈(백색잡음)라고 부르고 있다.
방송후에 TV화면이 "샤-" 하는 음과 함께 하얗게 된다.이것도 화이트 노이즈의 일예이다.
화 이트 노이즈에 필터(Filter)가 연결되어,주파수가 높아지는 만큼 약해지는 노이즈가 핑크 노이즈 및 레드 노이즈이다. 태양광의 스펙트럼에서 주파수가 높은 것이 청색측의 광이다.청색측의 주파수가 약해지면 상대적으로 적색측이 강해지기 때문에 핑크 노이즈,레드 노이즈라고 부르고 있다.
전압이 일정하게 유지되는 이상적인 직류전류는 색으로 비유하면 무색투명한 전류이다.한편 특정의 주파수로 흐르는 교류전류는 무엇인가 색을 가진 전류라고 할 수 있다. 또 직류전압을 빈번히 변동시키는 노이즈도 교류전류의 한 종류로 볼 수 있다.
노이즈는 여러 주파수 성분을 포함하고 있기 때문에 색으로 비유하면 혼합색이다.광대역의 주파수 성분을 포함하게 되면 차츰 화이트 노이즈에 가까워 진다.
순백이라는 단어가 있지만 노이즈에 관해서 이야기 하면 흰색은 가장 탁한 색이다.
전자회로에 흐르는 직류전류에 노이즈가 혼입하면 전압을 변동시켜 IC의 오동작이 발생되기도 한다.
그래서 이 노이즈 성분을 제거하기 위하여 컨덴서가 많이 사용된다.
컨덴서는 직류전류를 차단하고 노이즈 성분을 흘리는 가장 심플한 필터의 기능을 하기 때문이다.
그러나 컨덴서에도 여러가지 타입.특성(주파수-임피던스 특성등)이 있기 때문에 사용하는 방법이 틀리면 도리어 노이즈를 증가시키기도 한다. 

**디커플링(Decoupling)에 의해 패스콘도 특성을 발휘한다.
전자회로에 있어서 노이즈 제거용으로 컨덴서는 다음과 같이 사용된다.
[1]어크로스드 라인(Accrosed Line):두개의 라인간의 노이즈를 제거.
[2]패스콘(바이패스 컨덴서/By-Pass Condenser):직류전원의 노이즈를 제거.
[3]디커플링(Decoupling):회로의 루프를 적게하여 다른 회로에서 발생하는 노이즈를 차단.


[1]은 직류전류는 흘리지 않고 교류전류만 흘리는 컨덴서의 기본성질로 부터 쉽게 이해가 되지만 [2],[3]에 대해서는조금 상세한 설명이 필요하다.
디지털기기의 회로를 보면 IC의 전원 라인에 컨덴서를 많이 사용하고 있는것을 알 수 있다.전원 라인에 잠입하는 노이즈를 그라운드(Ground)측에 바이패스 시키기 때문에 패스콘 이라고 부르고 있다.
패스콘에는 또 하나의 역할이 있다.IC동작에 필요한 전하를 공급하고 전원전압을 일정하게 유지하는 역할이다.이 때 컨덴서는 베터리와 같은 역할을 하는것이다.
만약 컨덴서가 없으면 IC동작에 따라 전원전압이 변동하고 IC는 노이즈의 제조기가 되어 버린다.
[3]의 디커플링(Decoupling)은 패스콘과도 깊게 관계한다.IC 동작에 필요한 전하가 멀리 떨어저 있는 컨덴서에서 공급되는 경우가 있다.이것은 노이즈 발생의 원인이 되기 때문에 차단하여야 한다.
간단히 이야기 하면 회로를 각회로를 독립시켜 노이즈의 월경을 방지하느 것이 디커플링의 목적이다.
컨덴서 외에 저항,인덕터(Inductor)도 사용되어 진다.
디커플링은  연결(Coupling)을 제거한다는(De) 의미이다.

**패스콘을 IC에 가까이 실장하는 이유
컨덴서는 미소하지만 인덕터 성분과 전기저항 성분을 포함하고 있다.
이것을 ESL(등가 직렬 인덕턴스),ESR(등가 직렬 저항)이라고 한다.ESL과 ESR은 컨덴서에 있어서는 불필요한 기생성분이고 이 값이 큰 컨덴서를 패스콘으로 사용하면 노이즈 발생을 조장하게 된다.

   
그래서 종래에는 IC의 주변에 다수의 컨덴서를 사용하여(병렬접속) 저ESL,저ESR화를 도모 할 필요가 있었다.
하나의 컨데서를 사용하여 이 문제를 해결할려고 한 것이 저ESL 컨덴서이다.
패스콘은 IC에 가까이 취부 하는 것이 철칙으로 되어 있다.회로의 배선이 안테나가 되어 노이즈의 발생원이 되기 때문이다.회로의 배선뿐만 아니라 패스콘의 내부에도 전류의 루트가 있기 때문에 이것을 가능한 짧게 하는 구조로 되어 있는것이 저ESL 컨덴서이다.


저ESL 컨덴서에는 종횡반전형 과 3단자 관통형의 두가지 타입이 있다.통상의 2단자형의 적층세라믹 컨덴서는 횡방향(길이가 긴쪽 방향)에 단자전극이 형성되어 있지만 이것을 종방향으로 한 것을 종형반전형의 컨덴서이다.
종횡을 반전하므로 내부전극의 전류 루트가 넓게,짧게 되어 저ESL화 및 저ESR화가 달성되어진다.
이러한 사고를 더욱더 진전시킨 것이 3단자 관통형 컨덴서이다.내부전극을 끼우는 형태로 적층되어진 구조로 되어 있어 ESL은 종형반전형의 10~25% 까지 저감 할 수 있다.고주파화.고집적화가 진행되는 디지털 기기에 위력을 발휘하는 노이즈 대책부품이다.


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병 의 치료에는 정확한 진단 과 적절한 투약이 필요한 것 처럼 전자기기의 노이즈 대책에도 노이즈 발생의 메카니즘 과 노이즈 대책부품의 원리를 아는 것이 중요하다.이번 호에서 소개하는 것은 어떤 종류의  전자세라믹의 재미 있는 특성을 이용한 바리스터(Varister)이다. 정전기에 의한 순간적인 서지(Surge)로 부터 회로를 보호하는 노이즈 대책부품이다.

**해일처럼 서지(Surge)를 발생시키는 유도뇌(誘導雷)
2004년 여름은 전년의 냉하(冷夏/평년보다 기온이 낮은 여름)가 거짓말 같이 맹서의  하루하루가 계속되었다.
여름날 오후의 소나기가 있으면 서늘해 지지만 아스팔트 정글(Asphalt Jungle)화 되어 있는 대도시에서는 히트 아일랜드(Heat Island/열섬)현상이 심해지면서 소나기는 현저히 줄어드는 것 같다.
소나기는 여름의 햇살로 발달한 적란운(積亂雲/소나기구름)이 내리게 하는 국소적인 호우이다.
적란운은 뇌운(雷雲)이라고도 하는데 천둥을 동반하기 때문이다.
때로는 송전선 등에 낙뢰하여 정전을 일으키기도 한다.낙뢰하지 않더라도 뇌운(소나기구름)이 근접하여 오면 AM라디오에 "가리가리" 라는 소리의 노이즈가 생기기도 한다.이것은 소나기 구름 끼리의 방전에 의해 발생하는 전자파에 의한 것이다 


광범위하게 전자기기에 심대한 피해를 주는 것은 낙뢰 보다도 유도뇌(誘導雷)이다,뇌운(雷雲/소나기구름)의 하부는 보통 마이너스(-)의 전하가 분포하고 있기 때문에 뇌운이 가까이 접근하면 전주에 깔려 있는 배전선 및 전화선 등에는 플러스(+)전하가 유기된다.
이러한 상태에서 구름간의 방전 등에 의해 뇌운(雷雲/소나기구름)의 마이너스 전하가 중화되어 버리면 배전선 및 전화선에 유기되어 있던 플러스 전하는 해일 처럼 대지(어스)를 향하여 흘러버린다.
이것을 뇌서지(雷 Surge)라고 한다. 
뇌서지는 순간적인 충격파이면서 전압은 수천 Volt,전류는 1천~1만 암페어에도 미치기 때문에 전자기기에 침입하면 IC등은 간단히 파괴되어 버린다.
IC탑재의 전화기가 보급되기 시작 하였을때 뇌서지 대책이 불충분하였기 때문에 어떤 지역의 전화기 일제히 고장이 나는 사고가 발생하기도 하였다.
이러한 트러블을 막기 위하여 활약하는 것이 바리스터(Varister),어레스터(Arrester/피뢰기/避雷器)이다.
발전소에 설치되는 대형의 것에서 부터 가정배전용,전자기기용,자동차용 등 각종 타입이 이용되고 있다.

**일정전압을 초과하면 저항치가 낮아져 전류를 흘리는 바리스터(Varister)
옛날에는 큰 하천 중류의 여러곳에 "월류제(越流堤/물이 흘러 넘는 제방)"가 설치되어 있었다.하천이 일정한 수위를 초과하면 하류부를 홍수로 부터 지키기 위하여 제방의 일부를 낮게 하여  낮은 부분으로 하천의 물을 흘려 보내는 분수로이다.
예를 들어 설명하면  바리스터는 이  월류제(越流堤/물이 흘러 넘는 제방)와 같은 것이다.뇌서지 등이 침입하면 스스로  바이패스(By-Pass)로가 되어 전자기기의 고장을 방지한다.
물질의 전기저항은  R=E/I(E:전압,R:저항,I:전류)라는 옴의 법칙에 따르는 것이 통상이다.
그런데 반도체 및 전자세리믹 중에서는 전압에 의해 저항치가 비선형적으로 변화하는 성질을 가진 것도 있다.
예를 들면 어떤 전압까지는 높은 저항치를 나타내다가 어떤 전압을 넘으면 갑자기 저항치가 낮아져 대전류를 흘린다.바리스터는이 성질을 이용한 소자로서 Voltage Variable Resisiter(전압으로 저항치가 변화한다는 의미)의 약자이다.



전자세라믹은 미세한 결정입자(結晶粒子)가 다수집합한 다결정체(多結晶體)로서 바리스터에 많이 사용되는 것은 산화아연(酸化亞鉛)을 주성분으로 하는 세라믹이다.결정입자를 둘러싼 입자 경계는 고저항의 절연층으로 되어 있기 때문에 어느 전압까지는 전류가 흐르지 않지만 그 전압을 초과하면 양자역학적인 터널(Tunnel)효과에 의하여 대전류를 흘린다.
제너 다이오드(정전압 다이오드)를 2개 서로 마주보게 연결한 바리스터 소자도 IC보호에 사용되지만 컨덴서를 외부에 연결 할 필요가 있기 때문에 실장면적을 줄일 수 없는 것이 난점이다.이 문제를 해결하는 것이 적층 칩바리스터이다.산화아연의 세라믹 층과 내부전극을 교대로 쌓아 올린 적층구조의 바리스터이다.




**인체에서 방전되는 정전기를 제거
프라스틱 류에 둘러싸인 현대생활에는 인체도 뇌운(雷雲)처럼 정전기를 가지게 된다.또 최근에는 전자기기의 모바일화가 진행되어 빈번히 기기와 접촉하게 되고 기기끼리의 연결을 위해 케이블(Cable)등을 연결 하는 기회가 많아지고 있다. 이때 일어나는 정전기 방전은 IC회로의 오동작을 유발하기도 라기 때문에 바리스터의 활약은 지금 보다 더 이상으로 확대될것으로 생각한다.



일반적으로 바리스터에 1mA의 전류가 흐를 때의 단자전압을 바리스터 전압이 라고 한다. 저전압 구동의 IC회로를 보호하기 위해서는 바리스터 전압이 낮을 필요가 있다.디스크 타입의 바리스터에서는 바리스터 전압이 50~200V도 있지만 적층 바리스터는 10수Volt 이하까지 저전압화가 가능하다. 

**고속신호 라인에도 사용 할 수 있는 저정전용량화(低靜電容量化) 타입
USB 2.0 처럼 고속신호의 라인에는 바리스터의 컨덴서 성분인 정전용량의 영향 때문에 이것을 가능한 적게 할 필요가 있다.그러나 종래의 칩 바리스터는 서지 내성(耐性)을 유지하면서 저정전용량화 하는 것은 곤란하였다.정전용량은 전극면적에 비레한다. 저정전용량화 하기 위하여 전극면적을 적게 하면 서지내성이 저하해 버리기 때문이다.
그래서 TDK에서는 푸라세오지움계 산화아연을 채용함과 동시에 고도의 미세구조 제어기술을 구사하여 결정입자의 미세화.균일화 기술을 확립하고 여러가지 선진기술에 의해 개발되어진 것이 AVR-M시리즈의 칩 바리스터이다.
고주파 IC회로,인터페이스 회로,USB 2.0을 필두로 하는 고속신호라인 등에 사용하므로 전자기기의 오동작 및 정전기파괴를 확실히 방지한다.  


                          
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소음이 극심한 대도시의 중심에도 조용하고 한적한 주택지가 있는것 처름 전자기기에서 방사되는 노이즈의 레벨은 장소에 따라 강약이 있다.이것이 가시화되면 매우 편리하다.근방자계해석 시스템은 회로상의 노이즈 분포를 측정하는 새로운 수법이다.3D 그래픽으로 표시되기 때문에 노이즈 대책에 발군의 위력을 발휘한다.

**프로브 선단의 루프안테나가 자계를 검지
전자기기가 방사하는 노이즈는 전자(電磁)에너지이기 때문에 오감으로 감지는 할 수 없고 간접적으로 파악하는 것은 가능하다.전파암실의 이용도 그 중의 하나이다.
자동차 같이 큰것에서 휴대전화 등의 모바일기기까지 기기로 부터 3m 혹은 10m 떨어진 거리의 방사노이즈를 안테나로  잡아 계측한다.
그러나 전파암실은 기기전체의 노이즈 레벨을 측정하기 때문에 회로상의 노이즈분포 까지 상세하게 조사하는 것은 불가능하다.그래서 활약하는 것이 근방자계해석 시스템이다.


바코드(Bar Code) 대신 비접촉의 인식기술로 이용이 진행되고 있는 RFID(Radio-Frequency IDentification)의 IC 태그(Tag)에는 작은 IC 와 루프상의 코일이 탑재되어 있다.루프상의 코일은 자계변화를 잡는 안테나의 기능을 한다.
근방자계측정기의 자계 프로브의 선단에는 《도1》과 같이 소형의 안테나가 격납되어 있다.
루프안테나가 자계변화를 잡으면 전자유도의 법칙에 따라 루프 안테나에는 기전력이 발생한다.   
그런 까닭으로 고주파전류가 흐르는 회로기판상을 자계프로브가 스캔하여 측정한 자계강도를 스펙트럼 애널라이저(Spectrum Analyzer), 일명 FFT(Fast Fourier Transform/고속 푸리에 변환)로 해석하여 모니터에 노이즈 레벨 및 노이즈 분포를 표시하는 것이 근방자계해석 시스템의 기능이다.
자계 프로브의 루프 안테나의 직경은 겨우 1mm이다. 미소 레벨의 자계를 측정하는데는 안테나 루프 면적이 큰것이 유리하다.그러나 너무 크면은 근접해 있는 전류원에서의 자속도 교차하게 되므로 측정분해능이 저하한다. 

**전파암실과 근방자계해석 시스템의 콜라보레이션(Collaboration/협력작업)
근방자계해석 시스템의 자계 프로브는 소위 소형.고감도의 노이즈 청진기이다.피측정물에 가능한 가까이서 측정하는 것이 측정분해능은 높아진다.그러나 회로기판에 마운트되어 있는  전자부품 및 LSI,배선등의 높이는 가지각색이다.그래서 최근에는 자계 프로브를 자동적으로 상하시켜 피측정물과의 높이를 일정하게 유지하면서 스캔하는 시스템이 이용되고 있다《그림2》


자계 프로브를 수평으로 회전시켜 루프 안테나의 각도를 변화하여 측정하는 기능도 있다.루프 안테나에 발생하는 기전력은 자속 과 루프 안테나가 직교하였을때 최대로 되기 때문이다.이
노이즈 발생개소와 문제개소 등을 더 정밀하게 조사할 경우에 활용되어 진다.
근방자계해석 시스템에도 피할 수 없는 약점이 있다.
그것은 계측정밀도를 높이면 높이는 만큼 계측 시간이 많이 걸리는 것이다.자계 프로브를 1mm이하의 피치로 이동시켜 스캔하기 때문이다.큰 회로기판을 세심히 스캔하면 만 1일이 걸리는 경우도 있다.그래서 전파암실에서 문제개소의 목표를 어느정도 파악한 후에 근방자계해석 시스템으로 정밀하게 조사하는 수법을 택하고 있다.
단순한 시간을 절약할 수 있는것만 아니라 전파암실과 근방자계해석의 쌍방의 장점을 살려 총합적인 노이즈 해석이 가능하다.    

**근방자계가 약하더라도 안심할 수 없다.
전자회로의 노이즈 문제는 건강문제와 비슷하다.정밀점사에서 이상이 없는데 왠지 모르지만 상태가 나쁜 경우가 전자회로에도 발생한다.근방자계해석 시스템은 선로에 흐른는 고주파전류의 크기와 분포를 조사한다.
그러나 불요전자파로 방사되는 노이즈의 강도는 선로를 흐르는 고주파전류의 크기(근방자계의 강도)와 반드시 상관하느 것은 아니다.즉 근방자계가 약하다 하더라도 방사노이즈로 되는 불요전자파도 약하다고 안심 할 수는 없다.
예를 들면 《그림 3b》와 같이 선로가 큰 루프를 그리고 있으면 그 루프가 안테나가 되어 강한 전자파를 방사한다.
전호에도 설명한 것 처름 「신호전류의 왕로(往路)와 귀로가 그리는 루프를 가능한 작게하는 것」이 노이즈 대책의 철칙이다.
이렇게 내용을 알아도 많은 전자부품이 탑재되고, 회로가 복잡다단한 전자지기에 있어서는 신호전류의 귀로를 전부 특정(特定)하는 것은 불가능하다.생각 할 수 있는 노이즈 대책을 다 강구하여도 만전(萬全)이라고 말 할 수 없는것이 노이즈 문제의 어려움이다.

 
회로의 패턴을 완성하였다 하더라도 노이즈 필터 나 칩 비드(Chip Bead)등을 삽입하는 등의 손 쓸 방법은 있다.
그 중에서도 간단하고 효과적인 것이 전자 실드재의 활용이다.
고투자율.저손실의 자성분(磁性紛)을 수지재료에 혼합한 실드재는 플랙시블하면서 점착시트로 가공되어 있기 때문에 적당한 크기.형상으로 짤라 신호선로 및 LSI 등에 붙이는 것으로 경이적인 노이즈 억제 효과를 볼 수 있다.
아래 그림은 점착실드재를 사용한 경우의 실예이다.

 
**참고**
RFID에 대하여
RFID(Radio-Frequency IDentification) 기술이란 전파를 이용해 먼 거리에서 정보를 인식하는 기술을 말한다. 여기에는 RFID 태그(이하 태그)와, RFID 판독기(이하 판독기)가 필요하다. 태그는 안테나와 집적 회로로 이루어지는데, 집적 회로 안에 정보를 기록하고 안테나를 통해 판독기에게 정보를 송신한다. 이 정보는 태그가 부착된 대상을 식별하는 데 이용된다. 쉽게 말해, 바코드와 비슷한 기능을 하는 것이다. RFID가 바코드 시스템과 다른 점은 빛을 이용해 판독하는 대신 전파를 이용한다는 것이다. 따라서 바코드 판독기처럼 짧은 거리에서만 작동하지 않고 먼 거리에서도 태그를 읽을 수 있으며, 심지어 사이에 있는 물체를 통과해서 정보를 수신할 수도 있다.

RFID는 사용하는 동력으로 분류할 수 있다. 오직 판독기의 동력만으로 칩의 정보를 읽고 통신하는 RFID를 수동형(Passive) RFID라 한다. 반수동형(Semi-passive) RFID란 태그에 건전지가 내장되어 있어 칩의 정보를 읽는 데는 그 동력을 사용하고, 통신에는 판독기의 동력을 사용하는 것을 말한다. 마지막으로 능동형(Active) RFID는 칩의 정보를 읽고 그 정보를 통신하는 데 모두 태그의 동력을 사용한다.

RFID를 동력 대신 통신에 사용하는 전파의 주파수로 구분하기도 한다. 낮은 주파수를 이용하는 RFID를 LFID(Low-Frequency IDentification)이라 하는데, 120~140 킬로헤르츠(khz)의 전파를 쓴다. HFID(High-Frequency IDentification)는 13.56 메가헤르츠(Mhz)를 사용하며, 그보다 한층 높은 주파수를 이용하는 장비인 UHFID(UltraHigh-Frequency IDentification)는 868 ~ 956 메가헤르츠 대역의 전파를 이용한다.
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전자기기에 트러블(Trouble)을 일으키는 노이즈는 신호와 같은 전자에너지이다.전기통신은 이 성가신 노이즈와의 투쟁의 역사이지만, 노이즈 문제와의 정면적인 투쟁으로 여러가지의 유용기술이 만들어 진것도 사실이다.
언제,어디에서,누구라도,커뮤니케이션(Communication)이 가능한 유비쿼터스(Ubiquitous)사회에도 노이즈 대책의 기술없이는 성립되지 않는다.

**레이다(Radar)이전의 항공기 탐지 기술
휴대전화의 호입안테나가 비교적 짧게 가능한것은 파장이 짧은 마이크로파를 이용하기 때문이다.
최근에는 기기내부에 격납할 수 있는 소형 칩안테나가 사용되어지고 있다.
20세기 초두(初頭)의 무선통신에서는 장파~중파 의 전파를 사용하고 있었다.
당시는 수신기의 감도가 낮았기 때문에 길이 수100m에서 1Km에 이르는 안테나를 지상에서 100m이상의 높이에 펼쳐 사용하였다.이러한 장대한 안테나는 멀리서도 눈에 띈다.
전시에는 무선통신이 생명선이다.그 때문에 제1차대전중의 유럽에서는 무선통신용 안테나가 공격대상의 최우선이였다.



20세기 전기통신기술사에 이름을 남긴 아메리카의 전기공학자 E.H.암스트롱은 제1차대전중에 통신부대의 장교로 유럽전선에 종군하였다.매우 중요한 통신안테나를 지키기 위해 그는 적기의 공격을 미리 알수 있는 묘안을 생각하게 되었다. 
마르코니의 초기의 무선통신은 방전스파크가 발생하는 노이즈 전파를 이용하였다는 것은 앞에서도 소개 하였다.
비행기 엔진의 점화 플러그도 방전스파크에 의한 노이즈전파가 발생된다.이것을 수신하면 적기의 근접을 알 수 있다는 것을 그는 생각하였다.
그러나 멀리 비행기에서 방사되는 노이즈는 미약한 고주파이다.따라서 그는 수신한 고주파의 노이즈전파를 낮은 주파수에 변환.증폭하여 검파하는 방법을 발명하였다 이것이 라디오 및 TV에도 사용되어 지게 된 슈퍼헤트로다인(Super heterodyne)방식이다.

**그라운드간의 전위치는 가능한 적게 한다.
우리 주변의 전자기기는 많든 적든 노이즈를 방사하고 또 외부로부터 비래(飛來)하는 방사노이즈에 의한 장해를 받고 있다.그러나 금속 케이스로 전자기기를 푹 뒤집어 씌우면 전자파로서 날아오는 외래 노이즈는 방어할 수 있다.


금속 케이스는 노이즈전파를 받아 내부에 투과 시키지 않기 때문이다.
이것은
「실드」
「반사」
「바이패스」
「흡수」
라는 노이즈 대책의 4요소 증에 가장 알기 쉬운「실드」의 수법이다.이 때 금속케이스를 대지에 어스(접지)시키면 노이즈전파의 에너지는 대지에 흡수되기 때문에 보다 효과적이다.
전자기기의 노이즈측정 등에 사용되는 전파암실도 외래노이즈를 차단하기 위하여 전체를 금속으로 실드하여 접지시키고 있다.
어스와 그라운드의 구별은 매우 중요하다.
간혹 어스라고 하지만 전자기기의 금속 케이스 및 샤시(Chassis),신호의 궤환회로에 사용되는 회로 패턴의 접속은 정확히는 그러운드라는 용어를 사용한다. 
금속케이스 및 샤시등은 프레임(Frame)그라운드.
회로패턴은 시그날 그라운드라고 부르고 있다.


전자기기에 있어서 그라운드 와 어스를 엄밀히 구분 할 필요가 있다.
왜냐 하면 그라운드를 접지 하였다 하더라도 그라운드 와 어스와의 기준전위는 미묘하게 다르기 때문에 노이즈의 원인이 되기 때문이다.이것은 프레임(Frame)그라운드 와 시그날 그라운드 사이에도 발생하기 때문에 가능한 그라운드간의 전위차를 적게하는 연구가 중요하다. 

**회로패턴이 노이즈 방사의 안테나가 되는 경우도 있다.
「그라운드는 적절한 개소에 가능한 굵게.짧게 한다」라는 것이 회로패턴 설계의 제1의 포인트이다.
시그날 그라운드를 샤시 등의 프레임 그라운드에 접속하는 것도 그라운드 면적을 보다 넓게 하기 위해서이다.
그러나 나사로 접속되어 있는 경우 나사의 조임이 느슨하면 그 곳에서 노이즈가 발생하기 때문에 주의하여야 한다.
톱니가 있는 와셔 혹은 스프링 와셔를 사용하는 것도 보다 양호한 접속 상태를 유지하기 위한 방법이다.


또 회로 패턴을 설계 할 때도  「신호패턴과 궤환회로인 시그날 그라운드와의 패턴이 큰 루프를 만들지 않도록 한다 」라는 것도 포인트이다.이 루프가 안테나가 되어 고 레벨의 방사노이즈가 발생하기도 하기 때문이다.
전자기기의 양면 PCB의 대부분은 이면 전체를 시그날 그라운드로 하고 표면에 신호 패턴을 설계하는 구조로 되어 있다.시그날 그라운드를 흐르는 궤환전류는 가장 저항이 적도록 최단거리를 취한다.
신호패턴의 바로 아래로 흐르게 하므로 결과적으로 방사노이즈의 발생원이 되는 안테나 루프를 적게 할 수 있다. 

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